Преобразователь линейных ускорений

Авторы патента:

G01P15/11 - с помощью индуктивного датчика

Использование: относится к информационно-измерительной технике. Сущность изобретения: преобразователь линейных ускорений содержит подвижный инерциально-магнитный элемент - радиально намагниченное кольцо, свободно насаженное на ферромагнитную ось. Внутренняя поверхность кольца, скользящая по оси, снабжена фторопластовой цилиндрической прокладкой . Магнитопровод преобразователя состоит из двух симметричных цилиндрических частей, образующих у места их сочленения внутренний круговой полюс П-образного профиля, который разделен по всей середине диамагнитным зазором, образуемым кольцевой диамагнитной прокладкой-шайбой и охватываемым диамагнитным короткозамкнутым кольцом. На радиально-намагниченное кольцо насажено кольцо с зубчатой внешней поверхностью из магнитомягкого материала, и на внутреннем полюсе магнитопровода выполнены продольные прорези с установленными на них диамагнитными шайбами, причем в нейтральном положении прорези на внутреннем полюсе магнитопровода совпадают и равны по ширине с впадинами кольца с зубчатой внешней поверхностью. 2 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 P 15/11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892170/10 (22) 17.12.90 (46) 07,11.92. Бюл. ¹ 41 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) И.Х,Хайруллин, И.Ф,Янгиров и Ф.Р,Исмагилов (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 1051436, кл. G 01 P 15/11, 1982, 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 1642404, кл. G 01 P 15/11, 1989. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ (57) Использование: относится к информационно-измерительной технике. Сущность изобретения: преобразователь линейных ускорений содержит подвижный инерциально-магнитный элемент вЂ” радиально намагниченное кольцо, свободно насаженное на ферромагнитную ось, Внутренняя поверИзобретение относится к информационно-измерительной технике, а более конкретно к средствам индикации и контроля изменений второй производной скорости летательных обьектов по времени и является усовершенствованием известного устройства, описанного в пол. реш. ¹4667890/24-10 от 04.10,89 (СССР).

Известный преобразователь линейных ускорений содержит цилиндрический магнитопровод с прямоугольным внутренним полюсом, две обмотки у основания магнитопровода, соединенных внутренней ферромагнитной осью, и подвижный элемент, выполненный в виде кольца из радиальнонамагниченного магнита, высота которого

Я2 1774270 А1 хность кольца, скользящая по оси, снабжена фторопластовой цилиндрической прокладкой. Магнитопровод преобразователя состоит из двух симметричных цилиндрических частей, образующих у места их сочленения внутренний круговой полюс

П-образного профиля, который разделен по всей середине диамагнитным зазором, образуемым кольцевой диамагнитной прокладкой-шайбой и охватываемым диамагнитным короткозамкнутым кольцом, На радиально-намагниченное кольцо насажена кольцо с зубчатой внешней поверхностью из магнитомягкого материала, и на внутреннем полюсе магнитопровода выпол- нены продольные прорези с установленными на них диамагнитными шайбами, причем в нейтральном положении прорези на внутреннем полюсе магнитопровода совпадают и равны по ширине с впадинами кольца с зубчатой внешней поверхностью. 2 ил. равна высоте внутреннего кругового полюса и который свободно охватывает ферромагнитную магнитопровода, при этом магнитопровод выполнен составным, содержащим две симметричные магнитомягкие цилиндрические части, состыкованные друг с другом через диамагнитную прокладку, а весь магнитопровод преобразователя заключен в диамагнитный корпус-экран, при этом внутренняя ось магнитопровода выполнена составной, содержащей два идентичных цилиндрических стержня из магнитомягкого материала, жестко связанных друг с другом соединительной диамагнитной вставкой с диаметром равным диаметру стержней, причем внутренняя по1774270

55 ческого сигнала нет. верхность отверстия подвижного магнитного элемента снабжена запрессованной в нее фторопластовой втулкой, свободно охватывающей внутреннюю ось магнитопровода, и на внутреннем прямоугольном полюсе магнитопровода расположено кольцо, выполненное из диамагнитного материала, Недостатком исходного преобразователя линейных ускорений является относительно малая чувствительность и пологая крутизна преобразовательной характеристики, обусловленная малым значением индуктивной ЭДС при малой скорости изменения магнитного потока.

Целью дополнительного изобретения является повышение чувствительности и крутизны преобразовательной характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе линейных ускорений по пол, реш. М 4667890/24-10 от

04.10.89., в отличии от прототипа, дополнительно на радиально-намагниченное кольцо с зубчатой внешней поверхностью из магнитомягкого материала и на внутреннем полюсе магнитопровода выполнены продольные прорези с установленными на них диамагнитными шайбами, причем в нейтральном положении зубцы магнитомягкого кольца совпадают и равны по шйрине с зубцами внутреннего полюса магнитопровода.

Так широко известно применение в науке и технике индуктивных преобразователей с рабочим органом в виде зубчатого сердечника из магнитомягкого материала. Однако в заявленном решении применение зубчатого кольца из магнитомягкого материала и выполнение прорезей в полюсе магнитопровода с последующей установкой на них диамагнитных шайб позволяет получить новый эффект, а именно повышение чувствительности и крутизны преобразовательной характеристики за счет повышения изменения магнитного потока в единицу времени в сигнальных обмотках при отклонении подвижного элемента от нейтрального положения, т,е. более острая реакция преобразователя на отклонение из-за более острого изменения и магнитного сопротивления полюса по всей его поверхности (у прототипа изменения магнитного сопротивления полюса наблюдается только на его краях), что в известных решениях не достигалось. Это соответствует критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 представлена конструкция преобразователя, продольно-диаметральный разрез; на фиг. 2 вЂ” конструкция внутренней оси магнитопровода преобразователя.

Предлагаемый преобразователь линейных ускорений содержит подвижный инерциально-магнитный элемент - радиальнонамагниченное кольцо 1, свободно насажено на ферромагнитную ось 2.

Внутренняя поверхность кольца 1, скользящая по оси 2, снабжена фторопластовой цилиндрической прокладкой 3. Магнитопровод преобразователя состоит из двух симметричных цилиндрических частей

4, 5, образующих у места их сочленения внутренний круговой полюс П-образного профиля 6, который разделен по всей середине диамагнитным зазором образуемым кольцевой диамагнитной прокладкой-шайбой 7 и охватываемым диамагнитным короткозамкнутым кольцом 8.

Внешние основания цилиндрических частей 4, 5 магнитопровода закрыты магнитомягкими фланцами 9 и 10, которые связаны между собой ферромагнитной осью 2, охваченной у фланцев двумя идентичными катушками индуктивности 11 и 12, соединенные согласно-последовательно, Магнитопровод преобразователя снабжен внешним диамагнитным корпусом 13.

Внутренняя ось магнитопровода, охватываемая подвижным элементом 1, составлена . иэ пары идентичных цилиндрических стержней 14 и 15 (фиг, 2), а также иэ соединительной вставки 16, которая жестко и соосно механически связывает между собой магнитомягкие стержни 14 и 15 с помощью симметрично расположенных соединительных элементов 17 и 18. Внешний диаметр диамагнитной вставки 16 равен при этом диаметру сочленяемых этой вставкой стержней

14 и 15.

На радиально-намагниченное кольцо 1 насажена кольцо 19 с зубчатой внешней поверхностью из магнитомягкого материала, и на внутреннем полюсе 6 магнитопровода выполнены продольные прорези с установленными на них диамагнитными шайбами

20, причем в нейтральном положении зубцы

21 магнитомягкого кольца 19 совпадают и равны по ширине с зубцами 22 внутреннего полюса 6 магнитопровода.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

При перемещении контролируемого объекта с неизменной скоростью. подвижное магнитное кольцо 1 находится в нейтральном положении, магнитный поток распределяется поровну по двум симметричным ветвям магнитопровода, в катушках

11, 12 отсутствует ЭДС и на выходе электри1774270 каторного преобразователя при равных 50 отклонениях подвижного элемента 1 оТ своего нейтрального положения, Если контролируемый объект перемещается с постоянным временным градиентом скорости, то имеется фиксированносмещенное положение подвижного магнитного кольца 1 относительно внутреннего полюса 6 магнитопровода преобразователя и переменная составляющая в магнитных потоках, охватывающих катушки индуктивности 11 и 12 при постоянном ускорении контролируемого объекта отсутствует.

В случаях, когда при перемещении исследуемого объекта имеют место вариации ускорения, на подвижный инерциальный элемент - радиально намагниченное кольцо

1 воздействует переменное по величине и знаку усилия, вызывающее непрерывное смещение магнитного кольца вдоль ферромагнитной оси 2. Происходящее при этом перераспределение, излучаемого подвижным инерциальным элементом, магнитного потока между двумя распеченными диамагнитной кольцевой прокладкой-шайбой 7 ветвями магнитопровода, приводит к появлению на выходе катушек 11 и 12 измерительной обмотки преобразователя ЭДС, величина которой является в каждый момент времени пропорциональный временному градиенту ускорения контролируемого объекта, При этом B короткозамкнутом кольце 6 наводится ЭДС, пропорциональная скорости изменения потока. которая вызывает появление тока, магнитное поле которого усиливает изменение магнитного потока, вызванного движением подвижного магнита, При этом особенностью функционирования данного преобразователя является то, что, т.к. рабочий магнитный поток магнитного кольца 1 проходит через зубцы

21 кольца 19 из магнитомягкого материала и через зубцы 22 полюса магнитопровода (концентратор магнитного потока), то при попеременном отклонении подвижного элемента 1 относительно полюса 6 будет изменение магнитного сопротивления полюса 6 рабочему магнитному потоку по всей его поверхности (2), откуда взаимная дифференциация и степень перераспределения магнитных потоков BblpB>KBHbl еще более остро, чем у предыдущей модификации инди5

Таким образом, предложенный преобразователь линейных ускорений, по сравнению с прототипом, позволяет повысить чувствительность и крутизну преобразовательной характеристики. Кроме того, существенно повышается надежность преобразователя, из-за устранения возможности поломки подвижного элемента из радиально-намагниченного магнита.

Формула изобретения

Преобразователь линейных ускорений, содержащий цилиндрический полый магнитопровод с прямоугольным внутренним полюсом, выполненный составным, содержащим две симметричные цилиндрические части, выполненные из магнитомягкого материала и состыкованные через диамагнитную прокладку, две обмотки у оснований магнитопровода, соединенных внутренней ферромагнитной осью, выполненной составной, содержащей два идентичных цилиндрических стержня из магнитомягкого материала, соосно и жестко связанных друг с другом диамагнитной вставкой с диаметром, равным диаметру стержней, и подвижный элемент, выполненный в виде кольца из радиально намагниченного магнита, внутренняя поверхность которого снабжена запрессованной в нее фторопластовой втулкой, свободно охватывающей внутреннюю ось магнитопровода, при этом высота радиально намагниченного кольца равна высоте внутреннего кругового полюса, на котором расположено кольцо, выполненное из диамагнитного материала, а весь магнитопровод преобразователя заключен в диамагнитный корпус-экран, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности и крутизны характеристики, в него введены диамагнитные шайбы и кольцо с зубчатой внешней поверхностью из магнитомягкого материала, насаженное на радиально намагниченное кольцо, а на внутреннем полюсе магнитопровода выпол- нены продольные прорези с установленными в них диамагнитными шайбами, причем прорези на внутреннем полюсе магнитопровода совпадают и равны по ширине с впадинами кольца с зубчатой внешней поверхностью.

Составитель И. Хайруллин

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 3924 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Преобразователь линейных ускорений // 1774268

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения пинейных ускорений

"датчик скорости для электродинамических ускорителей типа "рельсотрон" // 1704098

Изобретение относится к области исследования процессов движения тел

Преобразователь линейных ускорений // 1642404

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к средствам индикации и контроля измерений второй производной скорости летательных объектов во времени, и является усовершенствованием известного устройства по авт

Акселерометр // 1561046

Изобретение относится к измерительной технике

Измерительный вибропреобразователь // 1506361

Изобретение относится к информационно-измерительной технике

Устройство для измерения ускорений // 1153297

Преобразователь линейных ускорений // 1051436

Датчик углового ускорения // 991310

Магнитоупругий преобразователь ускорений // 987532

Датчик угловых ускорений // 2121146

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых ускорений вращающихся частей машин и приборов

Преобразователь линейных ускорений // 2363003

Электромагнитный датчик ускорения // 2401431

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве датчика ускорения механической системы, например, космического аппарата

Магнитоупругий линейный акселерометр // 2404437

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления и для исследования параметров движущихся объектов

Датчик скорости изменения ускорения // 2003982

Датчик изменений линейных ускорений // 1777091

Датчик параметров движения // 1781621

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения линейных ускорений и скоростей перемещений элементов механизмов и машин , конструкций сооружений и платформ градуировочных стендов

Линейный акселерометр // 2509307

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейного ускорения, например, в инерциальных системах навигации. Сущность изобретения заключается в том, что линейный акселерометр, содержащий инерционную массу на упругих подвесах, датчик положения, состоящий из пары излучателей и пары фотоприемников, основание, крышку, компаратор, ключ, источник постоянного тока и токопроводящие дорожки, отличается тем, что в устройство дополнительно введены полюсные наконечники, размещенные на основании и крышке, являющихся магнитопроводами, на торцевые поверхности которых нанесен изолятор, на который нанесены токопроводящие дорожки, начала и концы которых соединены между собой, причем начала подключены к первому выходу ключа, а концы - к его второму выходу, ко входу ключа подключен источник постоянного тока, а к третьему и четвертому выходам ключа подключены излучатели, оптические оси которых совпадают с оптическими осями фотоприемников, выходы которых подключены к первому и второму входу компаратора, и проходят через оптические щели инерционной массы, выполненной в виде прямоугольной пластины, размещенной в зазоре между крышкой и основанием с возможностью линейного перемещения, токопроводящие дорожки напылены на крышке и основании, благодаря чему появляется возможность подведения большего тока в систему, что в свою очередь приводит к увеличению чувствительности линейного акселерометра. Технический результат: повышение чувствительности прибора. 1 ил.

Наноэлектромеханическая система для измерения параметров движения и способ ее изготовления // 2517787

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в датчиках ускорения. Система для измерения параметров движения содержит первое твердотельное основание из немагнитного материала, на котором закреплен чувствительный элемент в виде консольной балки, состоящий из активной и пассивной частей, разделенных между собой канавкой. На свободном конце активной части размещен постоянный магнит, и соединенное с ним второе основание с магниторезистивным элементом. При этом активная часть чувствительного элемента расположена за пределами первого основания с размещением канавки вдоль ребра первого основания. Второе основание размещено со стороны активной части чувствительного элемента с расположением поверхности магниторезистивного элемента в плоскости, проходящей через постоянный магнит, причем магнитное поле магнита перпендикулярно направлению оси легкой намагниченности магниторезистивного элемента. Способ изготовления системы для измерения параметров движения заключается в формировании чувствительного элемента путем анизотропного жидкостного травления поперечной канавки в монокристаллическом кремнии, закреплении на свободном конце активной части чувствительного элемента постоянного магнита, закреплении пассивной части чувствительного элемента на первом основании, прикреплении второго основания с размещенным на нем магниторезистивным элементом к первому основанию со стороны активной части чувствительного элемента. Технический результат - повышение чувствительности измерительного прибора. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Датчик скорости изменения ускорения // 2580212

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и вибрационной технике и предназначено для использования в приборостроении и машиностроении. Датчик скорости изменения ускорения содержит ротор с постоянными магнитами, статор с магнитопроводом, измерительную обмотку, при этом измерительная обмотка, закрепленная электрическими выводными концами на неподвижной оси, расположена на плоской спиральной пружине и выполнена с продольными косыми прорезями, а постоянные магниты ротора расположены относительно друг друга противоположными полярностями и закреплены на внутренней стенке магнитопровода. Технический результат - повышение чувствительности датчика. 1 ил.